使用石墨烯基磁傳感器的一種新型改變規則的分析方法使電池映射過程更加高效和準確。
鋰離子電池的設計在不斷發展，人們正在努力加快充電時間，并將更多的能量存儲容量裝入更緊湊的空間。但對于電池制造商、回收商和經銷商來說，要利用這項技術提供的商業機會，他們需要訪問他們為客戶群開發的電池的詳細數據。這將幫助他們實現產品差異化，確保提高質量和可靠性水平，提高產量，提高銷售收入。
目前，可用于開展電池分析的技術還達不到理想標準，這給供應商帶來的很大阻礙。需要一個新的、更先進的方法展開詳細研究，希望此方法可以做到快速簡單且效益高。
電池制造商和回收商基本上想要的是：
· 生產制造具有競爭優勢的優質產品。
· 在最少的停機時間內，持續保持高產，以滿足客戶需求。
· 通過控制成本以及提高收益，提高運營效率。
· 獲得電池性能和質量最佳的聲譽。
更好的電池映射將產生多大的影響
詳細的電池映射將可提供多種用途。根據制造商集成到電池中的電池數據，他們將可以更好的了解這些電池的內部情況，而不必依賴理論建模。
在最初的發展階段，電池制造商通常會評估來自不同供應商的電池。他們將觀察電流密度數據，以便于了解集成到電池中的性能。這將使他們能夠在確保安全運行（避免熱失控等）的同時，觀察這些電池可以運行多久。如果試驗一項新的設計，他們希望可以看到正在使用的電池會受到什么影響。最終，一旦投入全面生產，則需要接受生產線終端測試，以檢查是否能夠達到期待的質量。
除此之外，回收業務一直在增長，公司需要更好的電池分析。當那些在電動汽車中的電池的容量降至原始容量的75%至80%時，那么這些電池將被改變用途。這些電池可以用在家用太陽能電池板系統或商業場所、學?；蜥t院等調峰裝置中。但是，在電池回收商轉售這些電池之前，必須仔細檢查收到的電池，評估它們是否適合二次使用。這將使他們能夠找出任何影響能量存儲的障礙，并確定需要處理的安全問題。
目前，鋰離子電池的分析要么是通過分布在電池周圍的溫度傳感器間接測量電流密度得出的，要么是通過連接在總線上的分流電阻測量進出電池的電流得出的。然而，從這些方法得到的數據提供的是一個不完整的畫面。
從溫度傳感器得到的有意義的數據需要更久，因為檢測溫度變化需要更大的電流密度變化。通過分流電阻的電流測量也存在缺點，因為這些裝置只能放置在電池的某些點上。這意味著電池性能的整體可視性非常有限，運行速度也較慢，當測試設備出現故障時增加停機時間。
高分辨率的實時數據
石墨烯基磁傳感器采用了一種不同的電池映射方法。這種方法克服了傳統技術的缺點，可以更加精確地看到電池內部動態。通過整個供應鏈，可以看到電池供應商、電池制造商以及電池回收商都可以從中獲益。Paragraf是一家致力于開發石墨烯基磁傳感器的公司。
Paragraf的石墨烯霍爾傳感器（GHS）源自專有的直接沉積工藝，可以避免污染和結構完整性問題，GHS中傳感元件由厚度僅0.34納米的石墨烯單層構成。這些傳感元件的二維特性是消除傳統三維硅基霍爾傳感器中存在的‘平面霍爾反應’（‘Planar Hall Effect’）。因此，GHS的性能不受雜散面內電磁場的影響。由于可以實現高磁場分辨率，即使電流密度變化相對較小的話，也可以很快查出。這意味著在顆粒級水平產生的磁場是可以測量的，以實時確定任何電流密度波動。
由于分流電阻器和磁通門器件的尺寸或功能，可能會受到安裝限制，GHS傳感器的緊湊性可以明顯提高空間準確度（傳感元件僅占1.3平方毫米）。這使得這些傳感器更容易放置在整個電池的多個不同點上，從而能夠對電池進行更全面的評估。GHS方法還提供更大的內置冗余。如果傳感器出現故障，那么系統內的其他部分還是可以繼續工作的。只需要更換這個有故障的傳感器節點，而非所有節點，就像分流電阻器一樣。
使用Pararaf GHS陣列啟動器套件，可以將電池測試與分析整合到現有的測試設備中。
加快測試程序
通過GHS傳感器可以更快完成數據采集，所以測試可以在更短的時間內完成，這意味著可以有更快周轉周期和更大的生產量。GHS還可以更快地響應如電流短路等嚴重安全問題，并快速關閉電池電路。
GHS傳感器可以覆蓋電池分析所需的所有測量工作，而其他傳感器僅處理特定方面。因此，不再需要為不同功能使用不同類型的傳感器。這大大簡化了測試設置，使一切都更加標準化。首先，測試設備的資本投資減少。其次，技術人員在測試（改變設置）之間所需要的準備時間可以縮短，因此每天可以進行更多的測試，提高生產率。這還意味著可以消除因在不同傳感器之間交換而產生的錯誤。
由于GHS傳感器可以不斷更新的高度詳細的信息，電池設計者將可以更好的調整設計概念。原始設備制造商能夠將儲存更多能量、運行更長時間、充電更快、體積更小、重量更輕的電池推向市場，所有這些都將使由電池供電的產品更方便終端消費者使用。
所有的改進都將使這些電池與那些競爭電池不同，制造商增加這些電池的市場滲透率。由于優化設計可以在更短的時間內完成，制造商將能夠更快地利用時機。
前景
GHS是一種適用于電池供應鏈上所有關鍵參與者的解決方案。電池經銷商可以在研究階段通過GHS映射，所以他們可以確保整個電池的電流分布均勻，并且沒有熱點或其他異常。一旦這些單元電池整合到一起，電池制造商可以做一次調查。整合數據后，制造商可以與合作的電池經銷商提供有價值的信息。這種反饋回路可以使制造商與供應商共同協作，根據市場需求創新和開發產品。
通過更快地完成測試過程，回收商也收獲頗多。他們可以用更少的時間來鑒定希望重新利用的電池。電池可以更快的分配到客戶手中，從而更快地產生收入。此外，更好的了解這些電池的參數、公差等，很大一部分電池都將可以重復使用?；厥丈虒λ麄冧N售產品的質量更有自信，并為他們打開潛在的新市場。
中國化學與物理電源行業協會 楊柳翻譯
2022.3.29